Таблица 3.3
Исходные данные
Обозначение | Наименование параметра | Значение |
наружный диаметр трубопровода | 0,325 м | |
внутренний диаметр трубопровода | 0,309 м | |
угол внутреннего трения грунта | 300 | |
сцепление грунта | 4000 Н/м2 | |
γгр | объёмный вес грунта | 17000 Н/м3 |
h0 | высота слоя засыпки от верхней образующей трубопровода до дневной поверхности | 0,8 м |
грунт – песок мелкий |
1. Проверка трубопровода на прочность производится по условию:
, (3.10)
где - коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние металла труб, определяемый по формуле:
, (3.11)
где - кольцевые напряжения от расчетного внутреннего давления, МПа
определяемое по формуле:
, (3.12)
Определим внутренний диаметр трубопровода, исходя из принятой толщины стенки по формуле 3.6:
,
мм;
МПа
Продольное осевое напряжение от расчетных нагрузок и воздействий по формуле 3.7:
,
МПа
Проводим проверку прочности по условию:
Условие выполняется.
2. Проверка трубопровода на недопустимые пластические деформации.
|
|
Кольцевые напряжения от нормативного (рабочего) давления определяется по формуле:
, (3.13)
МПа
3. Коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние металла труб:
, (3.14)
4. Минимальный радиус упругого изгиба оси трубопровода определим по формуле:
(3.15)
мм
Принимаем для дальнейших расчетов минимальный радиус упругого изгиба оси трубопровода мм.
5. Положительное значение продольного напряжения от нормативных нагрузок и воздействий:
, (3.16)
МПа
6. Отрицательное значение продольного напряжения от нормативных нагрузок и воздействий:
, (3.17)
МПа
7. Проводим проверку трубопровода на недопустимые пластические деформации по условиям:
(3.18)
106,52 < 305,2 217,925 < 305,2
(3.19)
77,25 < 350
Условие проверки на недопустимые пластические деформации выполняется.
8. Проверка общей устойчивости подземного трубопровода в продольном направлении в плоскости наименьшей жесткости системы выполняется из условия:
, (3.20)
где, – продольное осевое усилие в сечении трубопровода, возникающее от
расчетных нагрузок и воздействий, МПа;
– коэффициент условий работы трубопровода;
– продольное критическое усилие, при котором наступает потеря
продольной устойчивости трубопровода, определяется по формулам (3.23)
для прямолинейных и (3.33) для криволинейных участков трубопровода, МН.
9. Для прямолинейных участков трубопровода и участков выполненных упругим изгибом, при отсутствии компенсации продольных перемещений, просадок и пучения грунта продольное осевое усилие в сечении трубопровода S определяется по формуле:
, (3.21)
где, μ- коэффициент поперечной деформации (коэффициент Пуассона), для
|
|
стали μ = 0,3;
– кольцевые напряжения в стенке трубы от внутреннего давления,
определяемые по формуле (3.13), МПа;
F– площадь поперечного сечения стенок труб, м2;
, (3.22)
МН
10. Для прямолинейных участков подземных трубопроводов продольное критическое усилие находится по следующей формуле (3.23):
, (3.23)
где, J- осевой момент инерции поперечного сечения трубопровода, м4:
, (3.24)
м4.
где, - сопротивление грунта продольному перемещению трубы,
приходящееся на единицу длины трубопровода, Па:
, (3.25)
Па.
где, - предельное сопротивление грунта сдвигу, Па:
, (3.26)
где, - угол внутреннего трения грунта, град.;
- сцепление грунта, Н/м2.;
.
где, - среднее удельное давление на единицу поверхности контакта
трубопровода с грунтом, кПа:
(3.27)
где, - коэффициент перегрузки веса грунта, принимаемый в расчетах на
устойчивость равным 0,8;
- объемный вес грунта, Н/м;
- высота слоя засыпки от верхней образующей до поверхности, см;
- нагрузка от собственного заизолированного трубопровода с перекачиваемым продуктом, Н/м:
, (3.28)
где, - нагрузка от собственного веса металла трубы, Н/м:
, (3.29)
где - коэффициент надёжности по нагрузке от действия собственного веса трубопровода = 0,95;
- объемный вес материала трубы (для стали = 78500 Н/м3);
Н/м.
Нагрузка от собственного веса изоляции принимаем равной 10% от , т.е. = 59,38 Н/м.
где, - нормативный вес продукта, находящегося в трубопроводе единичной
длины, Н/м:
, (3.30)
где, - коэффициент надёжности по нагрузке от действия веса перекачиваемого продукта = 0,8;
Н/м,
Н/м,
.
где, - сопротивление грунта вертикальным перемещениям трубы, Н/м:
, (3.31)
Н/м МН
МН
Условие выполняется, следовательно, устойчивость трубопровода на прямолинейных участках в заданных условиях обеспечивается.
11. Для криволинейных участков трубопроводов, выполненных упругим изгибом, продольное критическое усилие подсчитывается по формуле:
, (3.32)
или , (3.33)
Коэффициент находится по номограмме в зависимости от параметров θ и Ζ, вычисленных следующим образом:
, (3.34)
, (3.35)
где, R - радиус упругого изгиба трубопровода, м
= 217,91
Рис. 4.1. Номограмма для коэффициента βy
По номограмме находим значение коэффициента βу =24 и по формуле (3.32) вычисляем значение продольного критического усилия для криволинейных участков трубопровода:
МН,
МН.
Проверяем выполнение условия (3.20)
Проверка на устойчивость для криволинейных участков сходится.